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Drucken statt bauen
Panorama 7 4 Min. 14.06.2019

Drucken statt bauen

Lehrer Philippe Kirsch (2. v. l.) mit Maverick, Valentin und Alex (v. l.) beim Tüfteln in der Garage.

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Lehrer Philippe Kirsch (2. v. l.) mit Maverick, Valentin und Alex (v. l.) beim Tüfteln in der Garage.
Foto: Anouk Antony
Panorama 7 4 Min. 14.06.2019

Drucken statt bauen

Drei Schüler aus Luxemburg haben einen preisverdächtigen 3D-Drucker für den Hausbau entwickelt.

von Birgit Pfaus-Ravida

Ganze Häuser aus dem 3D-Drucker: Was heute noch unmöglich klingen mag, könnte vielleicht in ein paar Jahren Realität werden. Die Schüler Alex Muller, Maverick Schmit und Valentin Ringlet haben einen besonderen 3D-Drucker entwickelt, mit dem man theoretisch – und später vielleicht auch praktisch – ganze Häuser aus Beton herstellen kann: den „Modular Construction 3D Printer“.

Für diese Erfindung gewannen sie 2017 und 2018 beim Wettbewerb „Jonk Fuerscher“. Belohnung: je eine Reise zu Wettbewerben nach Brasilien und Irland. 2018 publizierten sie zudem einen wissenschaftlichen Artikel, den sie auf der weltweit ersten Konferenz zum Thema 3D-Drucken in Melbourne vortragen durften. Und bei der „Taiwan International Science Fair 2019“ in Taipeh räumten sie den zweiten Preis in der Kategorie Ingenieurwesen ab.

Günstig, schnell, flexibel

Am Anfang stand 2016 für die Schüler ein Optionskurs im Lycée Aline Mayrisch bei Philippe Kirsch, Lehrer für Mathematik, Physik und Chemie. Einzige Vorgabe für dort entstehende Projekte: Es sollen sogenannte Arduinos verwendet werden – das sind aus Soft- und Hardware bestehende Physical-Computing-Plattformen, also ganz rudimentäre und kleine Computer.

„Aber dann hatten wir die Idee, damit etwas zu bauen, das gleich mehrere Vorteile im Vergleich zu aktuellen Lösungen hat. Im Bauwesen gibt es gerade in Luxemburg mehrere Probleme: Nicht nur teure Grundstückspreise, sondern auch teure Handwerker- und Materialkosten“, sagt der 20-jährige Abiturient Alex Muller aus Bettemburg.

Was, wenn man ganze Häuser oder Module günstig und schnell mit einem flexiblen 3D-Druckersystem herstellen könnte? Mit lokalen Ressourcen und generell weniger Materialaufwand? Und mit individuell angepasstem Design jenseits der heute üblichen „praktischen Schachteln“? Vielleicht könnte man diese Technologie sogar zu humanitären Zwecken in Krisengebieten einsetzen?

Diese Ideen begeisterten Alex und seine Mitschüler Maverick und Valentin, ebenfalls beide 20 Jahre alt. „Herr Kirsch war am Anfang nicht wirklich begeistert – er hat gefragt, ob es unbedingt was mit Beton sein soll oder ob wir nicht doch erst mal etwas mit Pappmaché ausprobieren wollen“, erinnert sich Alex Muller.


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Lehrer Philippe Kirsch, 42 Jahre alt und Hobbytüftler mit Leib und Seele, ergänzt: „Ich habe zu den Jungs gesagt: Gebt mir eine Woche Zeit, um darüber nachzudenken. Denn Aufwand und Kosten würden nicht niedrig sein – und wir hatten im Prinzip null Euro und nur zwei Wochenstunden zur Verfügung.“ Doch Philippe Kirsch kam zu dem Schluss, dass das Projekt dennoch realisierbar wäre.

Die drei Schüler legten mit Hilfe ihres Lehrers los. Es entstand erst ein Prototyp aus Holz, um die Mechanik zu testen, dann einer mit einer Rahmenkonstruktion aus Stahl, der aber zu schwer war, um anhand kleiner Elektromotoren bewegt zu werden, und schließlich der aktuelle und erfolgreiche aus Aluminium.

Alex kümmerte sich bei den Forschungen um den mechanischen Part, Valentin, der heute Informatik studiert, um die Programmierung und alles rund um die IT, und Maverick, der seit dem Abi Physik studiert, fand heraus, mit welcher Pumpe und welchem Extruder man welches Gemisch benutzen muss, um ein gutes Ergebnis zu erhalten und wirklich ein Gebäude drucken zu können.

„Zuerst haben wir ausprobiert, wie man den Beton spritzen muss – da musste auch Mamas Backspritze probeweise herhalten“, erinnert sich Maverick lachend. Alex, der gerade sein Abi macht, probierte, welche Alternativen es zu den Gewindeschrauben gibt, mittels derer normalerweise der Druckkopf nach links und rechts sowie nach oben und unten bewegt wird. Denn die Schrauben sind anfällig für Schmutz – das wäre auf Baustellen ein KO-Kriterium.

„Im Endeffekt soll unser Drucker jeweils so groß aufgebaut werden, wie das Haus letztendlich ist. Die Masse wird direkt auf den Boden gespritzt – vom Fundament an“, erklärt Alex und zeigt die Druckerkonstruktion in der Garage seines Elternhauses. Der Prototyp mit sieben Motoren, der dort steht und schon zu Wettbewerben in verschiedene Länder gereist ist, zeigt zwei Möglichkeiten, die man statt Gewindeschrauben verwenden kann – einen Gummizahnriemen und eine Art Rollladengurt. „Denkbar sind aber auch Ketten wie bei Flaschenzügen“, ergänzt Lehrer Kirsch.

Philippe Kirsch und Valentin Ringlet (r.) bei der Arbeit.
Philippe Kirsch und Valentin Ringlet (r.) bei der Arbeit.
Foto: Anouk Antony

Ein echtes Herzensprojekt

Dann machten sich die vier Gedanken darüber, wie man Bodenunebenheiten beim Aufstellen des Druckers ausgleichen kann. „So kann man wirklich auch bei unebenem Gelände direkt drucken und muss nicht den Boden aufbaggern – auch wieder eine Sache von weniger Aufwand“, erklärt Philippe Kirsch.

Wer die jungen Männer und ihren Lehrer bei der Arbeit mit dem dritten und neuesten computer-unterstützten Prototyp in der Garage tüfteln und fachsimpeln sieht, merkt: Das hier ist ein Herzensprojekt. Kürzlich waren sie bei einer Gala der „Creative Young Entrepreneur Luxembourg“ eingeladen – und unter den zehn Finalisten. „Wir waren definitiv die Jüngsten dort“, sagt Alex Muller nicht ohne Stolz.

Und wie soll es weitergehen? „Denkbar wäre einerseits die kommerzielle Richtung, andererseits eine Kooperation mit der Forschung, etwa der Uni“, sagt Philippe Kirsch. Generell erfordere so ein Projekt einfach Leidenschaft – von den Schülern, aber auch von den Lehrern.

„Wir müssen uns was einfallen lassen, wenn wir junge Leute für Naturwissenschaften begeistern wollen. Das funktioniert nicht ohne die Bereitschaft, auch mal einige zusätzliche Stunden mit den Schülern zu arbeiten. Und es ist natürlich schön, wenn das denn auch wertgeschätzt wird – und so tolle Ergebnisse entstehen.“

Weitere Informationen über das Projekt unter: http://mc3dp.info


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